高壓動態(tài)無功補(bǔ)償及濾波裝置（TCR型SCV）

設(shè)備概述

SVC裝置由晶閘管控制電抗器（TCR）和高壓無源濾波器(FC)構(gòu)成。控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷工作狀態(tài)改變與電抗器串聯(lián)的晶閘管的導(dǎo)通角，從而改變電抗器提供的感性無功，起到平滑調(diào)節(jié)供電系統(tǒng)無功功率的作用。

SVC=FC+TCR

TCR: Thyristor Controlled Reactor晶閘管控制電抗器

SCV: Static Var Compensator靜止型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置

[高壓動態(tài)無功補(bǔ)償及濾波裝置主要設(shè)備構(gòu)成]

1.全數(shù)字控制柜

2.晶閘管閥組

3.主電抗器

4.純水冷卻系統(tǒng)

5.FC濾波回路

[SVC簡介]

.  基于DSP的全數(shù)字控制系統(tǒng)，具有運算速度快、處理數(shù)據(jù)量大，實現(xiàn)實時控制量計算。

·            采用柜式結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)外來干擾屏蔽，抗*力*。

·            控制整個系統(tǒng)的運行。

·            采用臥式結(jié)構(gòu)，晶閘管疊裝壓接式，純水冷卻、內(nèi)取能、內(nèi)阻尼、空氣絕緣、BOD保護(hù)。

·            晶閘管選用ABB優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，電氣性能良好，串聯(lián)使用控制電抗器的投入與切除。

·            主電抗器，通過晶閘管閥組連接到SVC系統(tǒng)中，成為SVCzui重要的部分。

·            電抗器為空心、干式、銅線或鋁線環(huán)氧固化型，線形度高、噪音小、 動熱穩(wěn)定性好，絕緣冷卻、內(nèi)取能、內(nèi)阻尼、空氣絕緣、BOD保護(hù)。

·            晶閘管選用ABB優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，電氣性能良好，串聯(lián)使用控制電抗器的投入與切除。

·            主電抗器，通過晶閘管閥組連接到SVC系統(tǒng)中，成為SVCzui重要的部分。

·            電抗器為空心、干式、銅線或鋁線環(huán)氧固化型，線形度高、噪音小、 動熱穩(wěn)定性好，絕緣強(qiáng)度高，散熱好。

·            通過晶閘管的相位控制達(dá)到動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?span lang="EN-US">

·            主要設(shè)備采用國外*公司進(jìn)口元件，主循環(huán)泵、等離子交換機(jī)、精密過濾器等核心機(jī)構(gòu)采用不銹鋼316L材質(zhì)。

·            PLC程序控制，保護(hù)、報警功能完備。

·            無腐蝕，無污染，符合環(huán)保要求。

[TCR型SVC技術(shù)特點]

1. 動態(tài)相應(yīng)時間快，實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。

采用基于DSP的全數(shù)字化控制，動態(tài)相應(yīng)時間小于10ms.

2.運行可靠，保護(hù)措施齊全，維護(hù)量小。

系統(tǒng)信息傳遞采用光纜傳遞，光電方式轉(zhuǎn)換，抗*力好。

3.控制靈活，調(diào)節(jié)方式多樣。

可按無功電壓或無功功率投切，可手動/自動轉(zhuǎn)換，分相投切。

4.采用封閉純水冷卻系統(tǒng)，冷卻效率高，運行可靠。

5.可以實現(xiàn)電能質(zhì)量根本優(yōu)化。

裝置投運后功率因數(shù)可達(dá)0.95以上，消除電壓波動及閃變，三相平衡符合標(biāo)準(zhǔn)。

SVC工作原理

TCR+FC型SVC全稱如下：

SVC的調(diào)節(jié)器自動跟蹤負(fù)荷（具有嚴(yán)重沖擊無功功率）的工作狀態(tài)，發(fā)出與沖擊負(fù)荷相關(guān)的TCR晶閘閥的觸發(fā)脈沖。 通過光電轉(zhuǎn)換及高壓光纜的傳遞，使觸發(fā)脈沖觸發(fā)各晶閘管。 不同的觸發(fā)角，改變了TCR主抗器的電流量，從而改變了TCR回路的感性無功率量。

 通過TCR回路的感性無功功率的跟隨作用，使用戶流入電網(wǎng)的無功功率趨于零（或一定值）見圖1、2、3。

由于晶閘管閥及電子設(shè)備的動態(tài)響應(yīng)很快，即實現(xiàn)了動態(tài)補(bǔ)償?shù)墓δ?。依?/span>FC回路的作用，濾除諧波電流，見圖4。

通過調(diào)節(jié)器的檢測，運算和調(diào)節(jié)作用使SVC平衡負(fù)荷的不對稱有功負(fù)荷，抑制電網(wǎng)的負(fù)序分量。

圖1：TCR+FC型SVC主回路接線圖

圖2：TCR電流及觸發(fā)角關(guān)系圖 a.TCR等效回路 b.TCR電流及觸發(fā)器

圖3：動態(tài)無功補(bǔ)償原理

負(fù)載工作在不同的狀態(tài)所產(chǎn)生的無功功率也是不同的，例如當(dāng)負(fù)載起動時，所消耗的無功功率很大，功率因素很低，補(bǔ)償器無功功率Q_LS降為0，此時容性無功功率Q_C全部用于補(bǔ)償負(fù)載無功功率Q_L。當(dāng)負(fù)載進(jìn)入等速運行階段后，所需的無功功率減小，電容器會產(chǎn)生過補(bǔ)償，TCR的控制器提供一部分感性無功功率Q_LS，以補(bǔ)償容性無功功率的多余部分。當(dāng)負(fù)載停止時，補(bǔ)償器全部容量投入，用于補(bǔ)償過剩的容性無功功率Q_C。

控制器感性無功功率Q_LS對負(fù)載的感性無功功率Q_L和電容器組的容性無功功率Q_C起平衡作用，以使系統(tǒng)電壓及功率因數(shù)保持為恒定值。

圖4：FC兼濾波器與電網(wǎng)等效筒圖及工作原理

圖5：無功補(bǔ)償和有功平衡原理

 A-a 1.2相有功過多引起的電壓三角形變動（虛線三角形）

B-b 1.2相有功過多引起的電壓三角形變動（虛線三角形）

 TCR+FC總框圖

調(diào)節(jié)器原理圖

 SVC裝置設(shè)備構(gòu)成介紹

1.TCR晶閘管閥及純水機(jī)

晶閘管疊裝壓接式、純水冷卻、內(nèi)取能、內(nèi)阻尼、空氣絕緣，BOD保護(hù)。由并聯(lián)晶閘管多個串聯(lián)組成，其過電壓保護(hù)采用上*的BOD器件，它與其他電子器件一起構(gòu)成晶閘管二次觸發(fā)回路，使晶閘管免受過電壓沖擊而損壞。選用世界ABB產(chǎn)優(yōu)質(zhì)晶閘管電氣特性優(yōu)良，也可根據(jù)用戶要求選用國產(chǎn)晶閘管。光電轉(zhuǎn)換，自動完成各高電位電子單元循檢，高壓光纜傳遞信號。純水機(jī)提供高純水作為TCR閥的冷卻介質(zhì)。（水一水型及水一風(fēng)型）

2.主電抗器

空心、干式、鋁線環(huán)氧固化型，線性度高，噪音小，動熱穩(wěn)定性好，損耗小，絕緣強(qiáng)度高，散熱好。相當(dāng)于一個可控的感性負(fù)載，通過電子調(diào)節(jié)器和反并聯(lián)連接的可控硅閥的相位控制，改變補(bǔ)償電抗器的電流大小，從而達(dá)到動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?span lang="EN-US">

3.TCR閥的觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)

脈沖編碼，光發(fā)送，光接收，微機(jī)實時監(jiān)控TCR晶閘管運行狀況。TCR閥是高壓電力電子設(shè)備，它必須解決弱電觸發(fā)系統(tǒng)與強(qiáng)電高壓系統(tǒng)的電位隔離問題。我們采用ABB及西門子公司的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，使這一難題得到解決；同時也解決了高壓晶管閥工作時的檢測問題，它能在低壓側(cè)直接運算顯示、報警、跳閘。

4.調(diào)節(jié)器

調(diào)節(jié)器是晶閘管開關(guān)的控制系統(tǒng)，采用西門子或我公司的全數(shù)字控制系統(tǒng)（ＡＢＢ公司技術(shù)），通過測量、比較、放大、移相觸發(fā)環(huán)節(jié)，按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生晶閘管開關(guān)所需要的觸發(fā)脈沖，控制其觸發(fā)角大小，調(diào)節(jié)補(bǔ)充電控器的電流，達(dá)到所要求的無功功率。矢量運算、邏輯判別、鎖頻、鎖相、線性化處理，有源濾波、數(shù)字觸發(fā)、運算快，響應(yīng)時間5-10ms，觸發(fā)精度≤1個電角度。

程序控制及繼電保護(hù): 用DSP實現(xiàn)SVC程序投切及繼電保護(hù)，用工控計算機(jī)實現(xiàn)SVC自動化管理體。

5.濾波電容器組

金屬全膜帶內(nèi)熔絲電容器、外設(shè)外迷人絲、CT、ZNO、放電線圈、構(gòu)架等

SVC高壓動態(tài)補(bǔ)償裝置應(yīng)用舉例

[電弧爐]

電弧爐作為非線性及無規(guī)律負(fù)荷接入電網(wǎng)，將會對電網(wǎng)產(chǎn)生一系列不良影響，其中主要問題是：導(dǎo)致電網(wǎng)嚴(yán)重三相不平衡，產(chǎn)生負(fù)序電流產(chǎn)生高次諧波，其中普遍存在如2、4偶次諧波與3、5、7次等奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更為復(fù)雜化存在嚴(yán)重的電壓閃變，功率因數(shù)低。

*解決上述問題的*方法是用戶必須安裝具有快速響應(yīng)速度的動態(tài)無功補(bǔ)償器（SVC）。三伊公司生產(chǎn)的SVC系統(tǒng)響應(yīng)時間小于10ms，*可以滿足嚴(yán)格的技術(shù)要求，向電弧爐快速提供無功電流并且穩(wěn)定母線電網(wǎng)電壓，增加冶金有功功率的輸出，提高生產(chǎn)效率，并且zui大限度的降低閃變的影響，SVC具有的分相補(bǔ)償功能可以消除電弧爐造成的三相不平衡，濾波裝置可以消除有害的高次諧波并通過向系統(tǒng)提供容性無功來提高功率因數(shù)。

[軋機(jī)及其他大型電機(jī)對稱負(fù)載]

引起電網(wǎng)電壓降及電壓波動，嚴(yán)重時使電氣設(shè)備不能正常工作，降低了生產(chǎn)效率使功率因數(shù)降低
負(fù)載的傳動裝置中會產(chǎn)生有害高次諧波，主要是以5、7、11、13次為代表的奇次諧波及旁頻，會使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生嚴(yán)重畸變安裝SVC系統(tǒng)可以*的解決上述問題，保持母線電壓平穩(wěn)，無諧波干擾，功率因數(shù)接近1。

[城市二級變電站（66kv/10kv）]

在區(qū)域電網(wǎng)中，一般采用分級投切電容器組的方式來補(bǔ)償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負(fù)載變化而實現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié)，在保證母線功率因數(shù)的同時，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。

SVC系統(tǒng)可以快速精確的進(jìn)行容性及感性無功補(bǔ)償，使SVC在穩(wěn)定母線電壓、提高功率因數(shù)的同時，*、方便地解決了無功倒送的問題。并且，安裝新的SVC系統(tǒng)時，可以充分利用原有的固定電容器組，只需增加晶閘管相控電抗器（TCR）部分即可，用zui少的投資取得*的效果，成為改善區(qū)域電網(wǎng)供電質(zhì)量的zui有效方法。

[遠(yuǎn)距離電力傳輸]

電力目前正在趨向于大功率電網(wǎng)，長距離輸電，高能量消耗，同時也迫使輸配電系統(tǒng)不得不更加有效，SVC可以明顯提高電力系統(tǒng)輸配電性能，這已在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的證明，即當(dāng)在不同的電網(wǎng)條件下，為保證一個平衡的電壓時，可以在電網(wǎng)的一處或多處適合的位置上安裝SVC系統(tǒng)，以達(dá)到如下目的：

1.穩(wěn)定弱系統(tǒng)電壓

2.減少傳輸損耗

3.增加傳輸能力，使現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)揮zui大效率

4.提高瞬變穩(wěn)態(tài)極限

5.增加小干擾下的阻尼

6.增強(qiáng)電壓控制及穩(wěn)定性

7.阻尼功率震蕩

[電力機(jī)車供電]

電力機(jī)車運輸方式在保護(hù)環(huán)境的同時也對電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的“污染”，因電力機(jī)車為單相供電，這種單相負(fù)荷就造成了供電網(wǎng)的嚴(yán)重三相不平衡及低的功率因數(shù)，目前世界各國解決這一問題的*途徑就是在鐵路沿線適當(dāng)位置安裝SVC系統(tǒng)，通過SVC的分相快速補(bǔ)償功能來平衡三相電網(wǎng)，并通過濾波裝置來提高功率因數(shù)。